專利名稱：衍射型光束列陣波前校正器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光學(xué)元件，系統(tǒng)或儀表領(lǐng)域，特別是一種位相型菲涅爾透鏡列陣波前校正器。
激光二極管的輸出輻射由于波象差而在兩垂直軸方向上的束腰位置不一致，其遠場束斑呈橢圓。為獲得理想的圓形光束，需要在其輸出面加置波前校正器。通常使用的波前校正元件是柱面透鏡，其加工難度較高。1987年4月29日公開的歐洲專利0220035中，以棱鏡付不同角度的組合構(gòu)成光束校正系統(tǒng)，它是一種折射系統(tǒng)。1986年1月30日公開的世界專利WO86／00720中，以調(diào)節(jié)一對球面反射鏡的傾角來校正激光二極管的輸出輻射，從而獲取圓對稱的高斯光束，這是一種反射系統(tǒng)。兩項專利的校正元件精確定位較困難，且結(jié)構(gòu)松散，不能進行列陣輸出的波前校正。
本實用新型的目的是提供一種生產(chǎn)安裝方便，集光效率高，波面校正精確的衍射型光束列陣波前校正器。
本實用新型的
如下圖1是衍射型光束列陣波前校正器的剖視圖。圖中1是位相型菲涅爾透鏡列陣器件，2是壓圈，3是片架，4是調(diào)節(jié)螺釘，5是連接件，6是定位螺釘，7是安裝環(huán)，8是安裝環(huán)內(nèi)側(cè)的斜紋槽。
圖2是衍射型光束列陣波前校正器的俯視圖。
圖3是單元八階位相型菲涅爾透鏡器件的剖視圖。
本實用新型的目的是這樣來實現(xiàn)的位相型菲涅爾透鏡列陣器件1由壓圈2固定在片架3上形成一體，由三個定位螺釘4進行垂直軸方向的位置調(diào)節(jié)。連接件5將片架3和安裝環(huán)7連接起來，在連接件5的外側(cè)有定位螺釘，連接件5與安裝環(huán)7內(nèi)側(cè)的斜紋槽8配合轉(zhuǎn)動可實現(xiàn)軸向連續(xù)平滑的調(diào)節(jié)功能。安裝環(huán)另一端與激光二極管列陣器件的外殼配合，由螺釘鎖緊固定。
位相型菲涅爾透鏡列陣器件是根據(jù)菲涅爾近軸衍射原理由計算機設(shè)計單元透鏡的位相結(jié)構(gòu)，選擇制作該透鏡列陣的掩模圖形，然后在石英或硅、碲鎘汞等半導(dǎo)體材料的基片上多次光刻和離子束刻蝕，產(chǎn)生二階、四階、八階或十六階的位相量化結(jié)構(gòu)，最終制成多級位相型菲涅爾透鏡列陣器件。其單元為方形、矩形或六角形，最大單元列陣為200×200元，列陣器件的最細(xì)線寬為0.5微米，單元線度為0.05－1.5毫米范圍。
本實用新型有如下有益效果本實用新型由計算機設(shè)計并采用了大規(guī)模集成電路的制作方法，因而結(jié)構(gòu)精細(xì)，目前的設(shè)備和工藝方法可實現(xiàn)單元尺寸50－70微米。衍射成象的特征決定了該波面校正器件可具有較大的相對孔徑，充分滿足激光二極管大發(fā)散角的要求。所有單元器件同時刻制成型，因而列陣排列精度高，焦平面一致性好，不需要逐一對中便可對光束列陣準(zhǔn)確校正。整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊，集光效率高，調(diào)節(jié)靈活，便于安裝。它能有效地克服激光二極管的輸出輻射的象散和橢圓束斑，使激光二極管列陣產(chǎn)生均勻的圓對稱高斯光束列陣輸出。本實用新型還可用于輸出波前的變換，如將一束平面波變換為圓對稱高斯光束列陣，這在光互連和光計算實驗中有極為重要的應(yīng)用。并由于透鏡列陣基片能透射紅外輻射，故其應(yīng)用可延伸至紅外波段。
本實用新型設(shè)計人推薦如下最佳實施例
八階位相型菲涅爾透鏡列陣器件，最大列陣200×200元單元孔徑為矩形。每一臺階深度為0.23微米，整體厚度為0.5毫米。圖形橢圓率0.7。短軸方向焦距70微米，f／1；長軸方向的焦距為100微米，f／2。整體軸向尺寸為12毫米。激光二極管列陣器件配以相同單元的本波前校正器，對準(zhǔn)固定后可得到均勻的圓對稱高斯光束列陣輸出。
再推薦一個用于輸出波前變換的實施例，它將一束平面波變換成圓對稱高斯光束列陣。曾試制了二階、四階和八階相位型菲涅爾透鏡列陣器件，但以八階為適宜。24×24元和八階位相型菲涅爾透鏡列陣器件，其單元孔徑為方形，1.5×1.5毫米，焦距為71.42毫米，在50％以上強度的焦點尺寸為12微米，衍射效率77.3％，焦點強度不均勻性為1.6％。
實施例三，十六階位相型菲涅爾透鏡列陣器件，具有更高的衍射效率，可用于波前轉(zhuǎn)換24×24元十六階位相型菲涅爾透鏡列陣器件，單元孔徑為方形，1.3×1.3毫米，焦距40毫米，理論衍射效率達99％，具有優(yōu)良的列陣成象功能。
權(quán)利要求1.一種衍射型光束列陣波前校正器，包括位相型菲涅爾透鏡列陣器件和配置的安裝調(diào)節(jié)機構(gòu)，其特征在于a.所說的位相型菲涅爾透鏡列陣器件的最細(xì)線寬為0.5微米；最大列陣為200×200元；b.所說的位相型菲涅爾透鏡列陣器件為多階位相結(jié)構(gòu)，位相量化級次為二階，或四階，或八階，或十六階；c.所說的位相型菲涅爾透鏡列陣器件的單元為方形，或矩形、六角形；單元線度為0.05-1.5毫米；d.所說的位相型菲涅爾透鏡列陣器件的基片為石英，或硅，或碲鎘汞等半導(dǎo)體材料制成。
專利摘要本實用新型提供了一種衍射型光束列陣波前校正器。它通過計算機設(shè)計單元透鏡的位相結(jié)構(gòu)，經(jīng)多次光刻和離子束刻蝕制作多位相級菲涅爾透鏡列陣器件，配以精密的安裝調(diào)節(jié)機構(gòu)，可作為激光二極管列陣輸出的波前校正器。衍射特征和制作方法決定了本實用新型的集光效率高，波前校正精確，且結(jié)構(gòu)緊湊，安裝調(diào)校方便。
文檔編號G02B27/00GK2177953SQ9322636
公開日1994年9月21日 申請日期1993年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月28日
發(fā)明者郭晴, 王汝笠, 郭中原, 傅艷紅, 陳高峰, 王君 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所